Câu 9 : Trong thời gian 10s mật độ dịng điện tăng đều từ 0 đến 10-4 A/m2 .Tính điện lượng di chuyển qua tiết diện ngang của dây dẫn trong thời gian trên,biết tiết diện ngang 1mm2.. III D
Trang 1THPT Ba Tơ Dòng Điện Trong Các Môi Trường -11NC - 1 - Gv : Nguyễn Văn Tươi
1)Điện trở của kim loại theo nhiệt độ :
ρ ρ = + ∆ α => R R = 0(1 + ∆ α t )
0
ρ : điện trở suất ở nhiệt độ t0
2) Điện trở của dây dẫn hình trụ : l
R S
ρ
=
3) Điện trở suất của dung dịch : 1
( ) m
ρ σ
4) Với σ là điện dẫn suất của dung dịch :
E
Với : + q là điện tích của một ion trôi
+ N là mật độ ion có trong 1m3 dung dịch
+ v = µ E là vận tốc trôi của các ion
5) Cường độ dòng điện trong ống dòng hình trụ có
tiết diện S ( áp dụng cho dây kim loại và cả trong dung
dịch ) :
I = n.q.v.S
+ n là mật độ điện tích ( số điện tích có trong 1m3 )
+ q là điện tích hạt tải điện
+ v là vận tốc của hạt tải điện
( * Số mol chất ứng với 1đơn vị thể tích : n = D/M )
6) Mật độ dòng điện : I
J S
= ( A/m2 )
7) Suất điện động nhiệt điện :
ξ α = ∆T T
+ αT là hệ số nhiệt điện động
+ ∆ Tlà hiệu nhiệt độ giữa hai mối hàn
8) Định luật Faraday :
m = kq hay 1
.
A
m I t
F n
=
k
F n
= là đương lượng điện hóa
+ A
n là đương lượng hóa học.
( A : nguyên tử lượng ; n : hóa trị của chất giải phóng ) + q = It : điện lượng chuyển qua dung dịch trong thời gian t + F là hằng số Faraday :
F = 9,65.104 C/mol thì m tính bằng gam
F = 9,65.107 C/mol thì m tính bằng kg
** Chú ý :
+ Bình điện phân có cực dương tan xem như 1 điện trở
+ Bình điện phân không có cực dương tan xem như máy thu
9) Phương trình Mendlep – Claypayron :
m PV
n
M RT
( n : số mol ; m : khối lượng ; M : phân tử lượng ) +Lấy R = 8,2.10-2 at.lit/mol.độ ứng với P (at) ; V(lit) +Lấy R = 8,3 J/mol.độ ứng với P (N/m3) ; V (m3 )
* Các đơn vị chú ý : ( 1calo ≈ 4,18J ) 1atm = 760mmgH = 1,033at = 1,013.105 Pa ( atm : atmosphe kỹ thuật ; at : atmosphe vật lý )
1 Pa = 1N/m3 = 1
1bar = 105 N/m3 ( bar dùng trong khí tượng thủy văn)
BÀI TẬP TỰ LUẬN
I)Dòng điện trong kim loại :
Câu 1 : Để lắp đặt mạch điện 20A trong nà người ta dùng loại dây có điện trở 5,2.10-3Ω / m
a) Tìm độ giảm hiệu điện thế trên dây chập đôi dài 20m khi có dòng điện 20A chạy qua
b) Công suất tiêu tán trên dây ?
Câu 2 : Tìm điện trở của một thanh đồng tiết diện 2mm2 dài 3m ở 200 C ( = − 8Ω m
0 1 , 69 10
Câu 3 : Ở nhiệt độ nào thì điện trở của một dây đồng lớn gấp hai lần điện trở của nó ở 200 C ? Giả thiết hệ số nhiệt điện trở của đồng khong đổi 0,0039 độ-1 ?
Câu 4 : Nicrom là một hợp kim dùng là dây nung trong các lò nhiệt Hỏi điện trở của một dây nung như vậy ở nhiêt độ 200C là bao nhiêu nó tiêu tán một công suất 1000W ở 8000C khi làm việc ở hiệu điện thế 120V? Cho biết hệ số nhiệt điện trở của nicrom luôn giữ giá trị 0,0004 1/0C
Câu 5 : Cho một thanh đồng và một thanh nhôm cùng điện trở và cùng chiều dài Xác định tỉ số khối lượng của chúng.Cho khối
lượng riêng của đồng là 8,9g/cm3 ,của nhôm là 2,7g/cm3 Biết ρd = 1 , 7 10− 8Ω m vàρn = 2 , 5 10− 8Ω m
Câu 6 :Điện trở than có nhiều ứng dụng trong ngành điện tử.Cho một điện trở than có điện trở 5Ω ở 200 C.Điện trở có m = 50g và c
= 0,1kcalo/kg.đô và hệ số nhiệt điện trở -5.10-4 1/0C cho U =12V tác dụng vào hai đầu điện trở ở thời điểm t =0
a) Nếu toàn bộ điện năng tiêu tán thành nhiệt năng trên điện trở thì phải mất bao lâu điên trở đạt nhiệt độ 400C?
b) Ở nhiệt độ 400C có một dòng điện là baonhiêu đi qua điện trở?
Trang 2THPT Ba Tơ Dịng Điện Trong Các Mơi Trường -11NC - 2 - Gv : Nguyễn Văn Tươi
Câu 7: Hai điện trở R1 = 10Ω và R2 mắc nối tiếp vào hiệu điện thế 160V thì R2 tiêu thụ cơng suất là 480W.Tìm R2 để dịng điện qua
nĩ khơng quá 10A
Câu 8 : Người ta dùng nicrôm làm một dây bếp điện Nicrôm có hệ số nhiệt điện trở α = 2.10-4 K-1, điện trở suất ở 200C là ρ = 1,1.10-6Ωm Dây bếp điện có tiết diện S = 0,25mm2, tiêu thụ một công suất P = 600W khi mắc vào nguồn
U = 120V và nhiệt độ dây bếp điện lúc này là 8000C Tìm chiều dài của dây
Câu 9 : Trong thời gian 10s mật độ dịng điện tăng đều từ 0 đến 10-4 A/m2 Tính điện lượng di chuyển qua tiết diện ngang của dây dẫn trong thời gian trên,biết tiết diện ngang 1mm2
Câu 10 : Tính vận tốc của điện tử tự do trong dây đơng tiết diện S = 1mm2 cĩ dịng điện 1A chạy qua.Biết khối lượng riêng của đồng
D = 9.103kg /m3 và mỗi nguyên tử đồng cho một điện tử tự do
Câu 11 : Bạc cĩ khối lượng riêng D = 10,5g/cm3 và mỗi nguyên tử cho một điện tử tự do.Hỏi trong một dây bạc đường kính 0,1mm
a) Mật độ e (tính theo e/m3 ) là bao nhiêu ?
b) Vận tốc của e là bao nhiêu khi cĩ dịng điện 1A chạy qua ?
II) Dịng điện trong dung dịch :
Câu 1 : Một chùm trung hồ về điện gồm prơtơn và electon bằng nhau ,mật độ mỗi loại là 6.106 hạt/cm3 Dưới tác dung của điện trường e và proton chuyển ngược chiều nhau với năng lượng 12eV.Nếu tiết diện thẳng của mỗi chùm là 2mm2 thì
a) Cường độ dịng điện là bao nhiêu ?
b) Mật độ dịng điện là bao nhiêu ?
Câu 2 : Tốc độ chuyển động của ion Na+ và Cl- trong nước cĩ thể tính theo cơng thức v = µ E, trong đĩ E là cường độ điện trường ,
µcĩ giá trị lần lượt 4,5.10-8 (V.s) và 6,8.10-8 (V.s) Tính điện trở suất của dung dịch NaCl nồng độ 0,1mol/lit ,cho rằng tồn bộ các phân tử NaCl đều phân li thành ion
III) Dịng điện chất điện phân :
A) Các bài tốn điện phân cĩ cực dương tan :
Câu 1 : Một người muốn phủ lớp Ag dày 0,02mm trên một diện tích 4mm2 của một chi tiết điện tử Với dung dịch chứa ion Ag+ và dịng điện 2A , người ta phải mất bao lâu để được lớp phủ đĩ ?
Câu 2 : Dùng bình điện phân để mạ Niken một mặt của một hình chữ nhật Trong 2h ,lớp Niken lớp Niken phủ lên bề mặt vật dày
0,03mm Tìm mật độ dịng điện trong quá trình mạ ? Biết khối lượng riêng của Niken D = 8,9.103 kg/m3 .( Ni cĩ A = 58 g n =2 )
Câu 3 : Muốn mạ Cu cho hai mặt của một tấm sắt cĩ diện tích mỗi mặt là S = 25cm2 người ta dùng nĩ làm catốt của một bình điện phan cĩ anốt bằng Cu và dung dịch là CuSO4 Cho dịng điện 5A chạy qua trong thời gian 16phút5s
a) Viết sơ đồ cơ chế điện phân ?
b) Tính bề dày lớp Cu bám trên tấm sắt ?
Câu 4 : Cho hai bình điện phân mắc nối tiếp Bình I chứa dung dịch AgNO3 cĩ anốt làm bằng Ag.Bình II cứa dung dịch Pb(NO3)2 cĩ
anốt bằng Pb Cho dịng điện một chiều chạy qua hai bình trong 2h ,người ta thấy anốt của bình I giảm mất 1,104g Lượng hao mịn của anốt của bình II là bao nhiêu ? ( APb = 207 )
Câu 5 :Bình điện phân cĩ anốt bằng Cu ,dung dịch CuSO4 và atốt cĩ diện tích bề mặt là 10cm2 Điện trở suất của dung dịch điện phân ρ = 0, 2 m Ω và khoảng cách từ anốt đến catốt là 10cm Hiệu điện thế đặt vào hai cực là 15V
a) Tìm khối lượng Cu bám vào catốt sau 1h ?
b) Nếu dịch chuyển catốt ra xa anốt hơn 10cm nữa thì khối lượng Cu bám vào Catốt ứng với thời gian trên là bao nhiêu ?
Trang 3THPT Ba Tơ Dòng Điện Trong Các Môi Trường -11NC - 3 - Gv : Nguyễn Văn Tươi
B) Các bài toán điện phân có liên quan đến số mol , áp suất :
Câu 1 : Điện phân dung dịch H2SO4 với điện cực bằng Pt Cường độ dòng điện qua bình điện phân là 5A Sau thời gian 1h4phút20s
,thể tích khí Hiđrô thu được ( đktc ) là bao nhiêu ?
Câu 2 : Điện phân dung dịch H2SO4 với điện cực bằng Pt Cường độ dòng điện qua bình điện phân là 5A Sau thời gian 32phút10s
.Tính thể tích khí thu được ở mỗi điện cực ( đktc ) ?
Câu 3 :Điện phân một dung dịch muối ăn trong nước ,người ta thu được khí H2 vào một bình có thể tích V =1lít Biết áp suất của khí
trong bình là P = 1,3at và t = 270C
a) Tìm thể tích khí H2 sinh ra ở đktc ?
b) Công thực hiện bởi dòng điện khi điện phân Biết U = 50V
Câu 4 :Điện phân dung dịch H2SO4 các điện cực làm bằng Pt trong thời gian 32phút10s với dòng điện 5A.
a) Viết sơ đồ cơ chế điện phân ?
b) Tìm áp suất thu được tại catốt trong bình có V = 1lít ở nhiệt độ 270C ?
Câu 5 : Điện phân dung dịch NaOH với hiệu điện thế đặt vào hai điện cực là U = 10V
a) Xác định các chất giải phóng ở điện cực ?
b) Sau một thời gian điện phân người ta thu được khí sinh ra ở catốt là ( 0,5lit , 1,23at ,270C ) Tính công của dòng điện đã thực hiện trong quá trình điện phân ?
C) Các bài toán điện phân với bình điện phân như máy thu ( cực dương trơ ):
Câu 1 : Trong khi điện phân dung dịch CuSO4 với điện cực không phải bằng Cu thì giữa anốt và cactốt xuất hiện một suất điện động
E có tác dụng ngược với tác dụng của hiệu điện thế U đặt vào hai điện cực Tính lượng Cu đã bám vào catốt trong thời gian 1h Biết U
= 6V,(E = 1V ,r = 1Ω)
Câu 2 :Cho một mạch điện gồm có nguồn điện có suất điệ động E = 4V,r = 0,2 Ω cung cấp dòng điện cho bình điện phân dung dịch CuSO4 với anốt làm bằng Pt Biết suất phản điện của bình điện phân là E’ = 2V,r’ = 1,8Ω Lượng Cu bám vào catốt là 1,2g.Tính : a) Điện lượng qua bình điện phân ?
b) Cường độ dòng điện qua bình điện phân ? c) Thời gian điện phân ?
Câu 3 : Cho mạch như hình vẽ Biết ( E = 12V,r = 1Ω) ; ( E’ ,r’ = 1Ω) ; R = 2Ω
a) Điện phân nước Biết H2O bị phân tích : H2O + 69kCal -> H2 + 1 2
2 O Điện lượng qua bình điện phân là 72450 C Tìm suất phản điện của bình điệ phân ?
b) Tính thể tích khí thu được ở catốt của bình điện phân trong 1h ( đktc)
D) Một số dạng khác :
Câu 1 : Tính lượng Oxi giải phóng ở anốt khi có điện lượng q = 16C chuyển qua dung dịch H2SO4 hòa tan trong nước Cho biết khối
lượng của 1nguyên tử Oxi là m1 = 2,6.10-26kg
Câu 2 : Trong sự điện phân dung dịch CuSO4 ta thu được 0,5kg Cu Hiệu điện thế đặt vào hai điện cực là U =24V Tính điện năng
cần thiết ( ra kWh ) Biết hiệu suất bình điện phân là 80%
IV) Dòng điện trong các môi trường khác :
Câu 1 : Trong mỗi giây có 109 hạt mang điện âm và 104 hạt mang điện dương đi qua tiết diện thẳng của ống phóng điện Điện tích của mỗi hạt mang điện là 1,6.10-9C Tính :
a) Cường độ dòng điện qua ống ? b) Mật độ dòng điện ,tiết diện thẳng của ống là 1cm2
Câu 2 : Khoảng cách giữa hai cực của một đèn điện tử là d = 4mm Hiệu điện thế giữa hai cực là U =20V ,dòng điện trong mạch là I
= 10mA Tính :
a) Lượng electron đến anốt trong mỗi giây ? b) Vận tốc của electron lúc chúng đập vào anốt ?
c) Lực tác dụng lên electron trong khoảng không giữa anốt và catôt ? d) Thời gian mà electron chuyển động từ catôt đến anốt ?
Trang 4THPT Ba Tơ Dòng Điện Trong Các Môi Trường -11NC - 4 - Gv : Nguyễn Văn Tươi
V) Các bài toán điện phân theo sơ đồ mạch :
Câu 1 : Bình điện phân với dung dịch ZnSO4 với anốt bằng Zn Điện phân trong 1h thu được 2,44g Zn ở catốt Biết R = 4Ω ; RP =
2Ω Tính UAB và UP ?
Câu 2 : Bình điện phân dung dịch CuSO4 với anốt bằng Cu ,điện trở bình điện phân
Là RP = 3 Ω , điện trở của đèn Rd = 6Ω Số chỉ ampe kế là 2A Tính :
a) Số chỉ vôn kế ?
b) Công suất tiêu thụ của đèn ?
c) Khối lượng của Cu giải phóng ở điện cực trong thời gian 16phút5giây
Câu 3 : Bình điện phân với dung dịch CuSO4 với anốt bằng Cu ,điện trở bình điện phân là Rp
Nguồn ( E = 9V ; r = 1Ω) ,hai đèn : Đ1 ( 4V - 3W ) ; Đ2 ( 2V – 1,5W ) Biết rằng dù khóa k
đóng hay mở thì hai đèn vẫn sáng bình thường Tính :
a) Khối lượng Cu giải phóng ở điện cực trong thời gian 16phút5giây ?
b) Điện trở Rp của bình điện phân
Câu 4 : Bình điện phân dung dịch CuSO4 với anốt bằng Cu
Biết : R1 = R3 = 45Ω ; E = 90V ; C = 2µF ; Đ ( 10V - 20
3 W ) Khóa k đóng hay ngắt thì đèn vẫn sáng bình thường Tính :
a) Điện trở của bình điện phân ?
b) Lượng Cu giải phóng trong 16phút5giây?
c) Ban đầu k ngắt ,tính điện tích của tụ ?
d) Sau đó đónh k ,tính cường độ trong bình do tụ điện phóng ra chạy qua k Biết sau 10-3s tụ hết điện
Câu 5 : Có 12 pin loại (1,5V - 1Ω) mắc ghép với nhau tạo thành một bộ nguồn cung cấp điện năng cho một bình điện phân có cực dương tan ( dung dịch AgNO3 ) với điện trở của bình là Rp = 2Ω
a) Tìm cách ghép để cho dòng điện qua bình điện phân là lớn nhất ?
b) Tìm khối lượng Ag giải phónẢgtong thời gian 32phút10giây ?
Câu 6 :
Nguồn ( E = 120V ; r = 5Ω) Biết : R1 = 10Ω ; R2 = Rp = 20Ω ; R3 = 15Ω
Rv = ∞ ; C = 0,2µF Bình điện phân dung dịch CuSO4 với anốt bằng Cu
Tìm số chỉ vôn kế ,điện lượng q và lượng Cu giải phóng sau 32phút 10giây trong
hai trường hợp sau :
a) k mở b) k đóng
Đa :
Câu 7 : Dữ kiện bài 6 ,nếu thay vôn kế trên bằng vôn kế có điện trở Rv Biết rằng khi k ngắt số chỉ vôn kế là 60V Tìm số chỉ vôn kế
và khối lượng Cu giải phóng trong 16phút 5giây khi k đóng ?